Страница 14 из 21
Возможно, интерес Такамине возник благодаря опыту семьи его матери в производстве саке, а еще из-за того, что саке – это один из пищевых продуктов, который является характерной частью японской культуры. На местном языке саке называли nihonshu. Его делают из риса, что тоже выделяет его из общего ряда. (В Японии рис называют gohan, что буквально означает «еда».) Но еще более важно то, что для изготовления саке, помимо дрожжей, требуется еще один ингредиент – грибок под названием кодзи.
Кодзи – это ключевой элемент японской кухни: с его помощью готовятся саке, соевый соус, мисо (паста из ферментированной сои, которая составляет основу для одноименного супа), рисовый уксус и соевый сыр тофу[83]. Технически кодзи – это плесневый грибок вида Aspergillus oryzae. Если вы разбираетесь в инфекционных заболеваниях, этот факт может вас, мягко говоря, встревожить – ведь большинство представителей рода Aspergillus весьма опасны. Например, вид Aspergillus fumigatus – грибок, обитающий на различных растениях, – может вызывать у человека болезнь под названием аспергиллез, который проявляется тяжелыми аллергическими реакциями, пневмонией, а иногда возникновением аспергиллом – кровоточащих сферических образований в легких[84]. Некоторые из грибов рода Aspergillus производят афлатоксины – чрезвычайно опасные яды, вызывающие поражения печени, почек, легких. Инфицированные таким грибком злаки (чаще всего кукуруза) становятся токсичными и канцерогенными[85]. Иными словами, некоторые из родственников кодзи – настоящие чудовища.
Впрочем, сам кодзи – очень милый зверек. Как и дрожжи, это прирученный микроорганизм, ставший центральным компонентом чрезвычайно важного процесса – как в культурном, так и в экономическом смысле. Как и дрожжи, долгое время он представлял собой загадку для человека. Впервые упоминания о нем встречаются в китайских летописях 300-х годов до нашей эры и в японских летописях, датируемых 725 годом[86]. Спустя сто лет – то есть около тысячи лет назад – изготовление и продажа кодзи были в Японии весьма прибыльным бизнесом[87]. Предприятия под названием moyashi продавали в Японии грибок A. oryzae начиная с XIII века[88].
Несмотря на кажущуюся простоту действия, кодзи действительно совершает маленькое чудо: он превращает крахмал в сахар. Такамине не знал, как это происходит, – тогда никому это не было известно, – но он, вероятно, догадывался, что разгадка этой тайны поможет ему разбогатеть.
Сахар – это самое важное вещество на Земле.
Вы скажете, что этого звания больше заслуживает вода. Понимаю. Вода действительно незаменима, чтобы растворять и переносить другие молекулы из одного места в другое – как внутри нашего тела, так и в окружающей нас природе. Благодаря воде химические вещества сталкиваются друг с другом, и в результате происходит много интересного. Но присудить воде награду «Лучшая молекула» – все равно что присудить бумаге награду «Лучшая книга». Вода – это средство, своего рода фон. А сахар – это топливо. Это бензин в наших баках – молекула, в которой запасена энергия, необходимая нам – живым существам, – чтобы оставаться живыми.
(И, в отличие от настоящего бензина, сахар растворим в воде, благодаря чему он легко перемещается внутри нашего тела.)
По сути, сахар – это жизненная сила, энергия. Она хранится в связях, удерживающих атомы внутри молекулы вместе. Сахар – это углевод, то есть он состоит из атомов углерода, выстроенных в форме пяти- или шестиугольников, в вершинах которых к углероду прикреплены атомы водорода и кислорода. То, что наш мозг воспринимает сладкое как «вкусное», объясняется тем, что в ходе эволюции мы научились связывать вкус этих молекул с получением большого количества калорий без особых усилий. «Сладость» – это механизм вознаграждения мозга за поедание богатой энергией пищи.
С точки зрения пищи, благодаря сладости нектар и плоды растений выступают приманкой, привлекающей животных, которые затем распространяют их пыльцу и семена. Мед богат сахаром, потому что он является пищей для пчелиных деток, а деткам требуется много энергии.
Самые простые молекулы сахаров – это моносахариды. Молекула глюкозы представляет собой кольцо из шести атомов углерода. Молекула фруктозы состоит из пяти атомов углерода. Если соединить их вместе, то получится сахароза – привычный нам сахар для чая и кофе. Дрожжи могут питаться всеми этими сахарами, а также некоторыми более экзотичными разновидностями – например, галактозой или такими дисахаридами, как мальтоза и мелибиоза[89]… В общем, идея понятна.
Кроме того, молекулы углеводов могут соединяться и комбинироваться, образовывая плоские и пространственные структуры. Все мы слышали о генетическом материале ДНК – это молекула дезоксирибонуклеиновой кислоты, основу которой составляет моносахарид рибоза[90].
Расположите молекулы глюкозы в одной плоскости[91],[92],[93], сложите вместе несколько таких «простыней», и вы получите молекулу самого распространенного в мире органического вещества[94] – целлюлозы, которая является сверхпрочным строительным материалом для растений. Глюкоза – это кирпич, целлюлоза – это стена. Но если глюкоза является основным источником энергии для большинства живых организмов на Земле, то целлюлоза совершенно неудобоварима почти для всех, за исключением малой горстки живых существ. И эта живность – исключительно микроорганизмы – небольшое количество бактерий и еще меньшее количество грибов. Они вырабатывают ферменты, расщепляющие целлюлозу до кирпичиков – растворимых сахаров и их уже используют в качестве питания. Дрожжи в число поедателей целлюлозы не входят. Интересно, что некоторые большие животные научились переваривать целлюлозу. Например, коровы: у них большие многокамерные желудки, в которых живут разные микроорганизмы – в их задачу входит выработка ферментов для расщепления целлюлозы. Прибегают к помощи микроорганизмов и термиты[95]. А вот из кроликов целлюлоза выходит непереваренной, как и из нас, людей. Правда, чтобы получше переварить свой корм, кролики едят свои какашки[96] и пытаются переваривать целлюлозу по несколько раз. (Правда, она все равно до конца не разлагается.)
А вот и самая классная часть: если соединить кирпичики глюкозы под слегка измененным углом, то получится совершенно другое вещество. Вместо жесткой неудобоваримой целлюлозы образуется амилоза, более известная как крахмал[97]. Еще увеличим угол – и синтезируем амилопектин, еще один распространенный строительный материал растений.
Посмотрите, как изящно природа распоряжается этими кирпичиками Lego – она использует их снова и снова, в качестве источника энергии и в качестве строительного материала. Вот почему сахар так важен.
И тут мы сталкиваемся с проблемой: дрожжи не могут питаться крахмалом. Без простых сахаров не будет никакого брожения, а без брожения не будет и алкоголя. Однако эти маленькие проныры способны научить нас нескольким фокусам. Помните тех собак, которые согласились быть игривыми и ласковыми в обмен на халявное мясо и теплое местечко у очага? Дрожжи тоже научились кувыркаться и бегать за палочкой – лишь бы добраться до сахаров, которые они не могут получить самостоятельно. Мы научились расщеплять сложные полимеры сахаров, содержащихся в злаках, чтобы накормить ими грибок. Мы приручили дрожжи, а дрожжи приручили нас.
83
Katsuhiko Kitamoto. «Molecular Biology of the Koji Molds». Advances in Applied Microbiology, 51 (January 2002): Table I.
84
«Aspergillosis». National Library of Medicine, last modified May 19, 2013, accessed September 7, 2013; http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed-health/PMH0002302/
85
KeShun Liu. «Chemical Composition of Distillers Grains, a Review». Journal of Agricultural and Food Chemistry, 59 (March 9, 2011): 1521.
86
Ibid., 6.
87
Ibid., 36.
88
Masayuki Machida, Osamu Yamada, and Katsuya Gomi. «Genomics of Aspergillus Oryzae: Learning from the History of Koji Mold and Exploration of Its Future». DNA Research 15 (August, 2008): 174.
89
Дисахариды – углеводы, состоящие из двух соединенных молекул простых сахаров. Мальтоза – солодовый сахар, природный дисахарид, состоящий из двух остатков глюкозы; содержится в больших количествах в проросших зернах (солоде) ячменя, ржи и других зерновых. Мелибиоза – дисахарид из остатков галактозы и глюкозы. – Прим. ред.
90
Рибоза – моносахарид из группы пентоз – пятиатомных сахаров. – Прим. ред.
91
Bamforth, Scientific Principles, 23–24.
92
Peter W. Atkins. «Molecules» (New York: Scientific American Library, 1987): 105.
93
Ibid., 102.
94
Ibid., 95.
95
Термиты – инфраотряд общественных насекомых, родственных тараканам. – Прим. ред.
96
Поедание кроликами своих экскрементов – капрофагия – предусмотренный природой механизм, позволяющий кроликам лучше усвоить содержащиеся в пище вещества, пустив их «по второму кругу» – подвергнув более длительному воздействию микрофлоры кишечника. Пригодный для поедания кал вырабатывается только в определенное время суток. – Прим. пер.
97
James S. Hough. «The Biotechnology of Malting and Brewing» (Cambridge: Cambridge University Press, 1985): 28.